Евгений Штенгелов

Тревожный пульс Земли

Мы очень плохо знаем свою Землю. Механизм ее вращения вокруг своей оси, природа геомагнитного поля, причины образования горноскладчатых сооружений, рифтов. вулканов — все это загадки, до сих пор не решенные. Я такое впечатление, что человечество и не особенно стремится их решить. Во всяком случае, ни геология, «к геофизика в число фундаментальных наук не входят. Думаю, что через год-два все переменится: Земля станет основным объектом научных исследований. главной темой разговоров и публикаций в средствах массовой информации. О том, нечему это произойдет, я и «начну свое повествованье... Печален будет мой рассказ». Почему вдруг «Медный всадник»? А потому, что именно во время двухсотлетия Пушкина, именно в 1999... Но сначала нужно ненадолго углубиться в прошлое.

Френсис Бэкон: «Истина все же скорее возникает из заблуждения, чем из неясности...».

Альфред Уайтхед: «Наука, которая не решается забыть своих основателей, погибла».

ЧТО ЕСТЬ НАУКА? «Планета людей», где все полно страстей и борений, или свод сухих, безличных результатов?

Споры об этом идут издавна, но их пафос и содержательная ориентация сильно изменились под влиянием замечательного американского мыслителя и историка науки Томаса Куна (он умер летом 1996 года). Памяти Т. Куна п освящена публикация в этом номере на стр. 54. Кун считал, что «нормальная», как он выражался, наука работает на пространстве, ограниченном принятой научным сообществом парадигмой. Но время от времени стремится прорваться «поверх барьеров», взорвать кажущиеся бесспорными критерии рациональности, образцы научней деятельности и найти новые. Когда это удается, возникает ситуация «экстраординарной», или революционной науки.

ТЕМА ЭТОГО НОМЕРА — «Поверх барьеров». С заявками на преодоление барьеров в номере выступают геофизик, физик и исследователь древнерусской литературы.

 

Тревожный пульс земли.

Гипотеза пульсирующей Земли — в статье геофизика Е. Штенгелова. Гипотеза возникла не сегодня, и время от времени споры о ней возобновляются. Е. Штенгелов берет па себя смелость вновь напомнить об этой теории, преодолевая барьер скептического отношения многих геофизиков и, главное, стремясь предостеречь людей, живущих иыне в сложнейших геотехногенных условиях, о тех бедах, которые может принести с собой грядущая эпоха растяжения земной коры.

Сверхзвуковые торпеды и сверхсветовая музыка.

Эксперименты американских, немецких и бразильских ученых. Возможно ли перескочить через шлагбаум, опущенный теорией относительности? Об этом — в статье В. Барашенкова «И снова: свет быстрее света». (См. стр. 24)

Кровавая битва вместо свадьбы?

Историк И. Данилевский рассказывает о гипотезе А. Никитина, оригинально трактующей цель похода князя Игоря в глубь половецких степей, и напоминает удивительные строки: «Сваты попоиша, а сами полегоша за землю Русскую». И. Данилевский подводит итог и комментирует публикации А. Гогешвили, посвященные изучению «Слова о полку Игореве» («Знание — сила», 1997, №№ 1—3). «Благодаря таким работам начинают формироваться новые представления о пространстве бытия древнерусской культуры и истории в целом»,— считает Данилевский. (См. стр. 76) Что это — смена парадигмы или «нормальное» состояние науки, постоянно разрешающей свои головоломки?

 

Идея стоит спора?

Странные пятидесятые годы

Это было десятилетие великих земных катастроф. Началось с Гималайского землетрясения 15 августа 1950 года, самого сильного за всю человеческую историю. Затем еще несколько феноменальных судорог земных недр: поразительный по глубине очага (640 километров) Испанский толчок 29 марта 1954 года, два сильнейших землетрясения в Прибайкалье — Муйское 24 июня 1957 года и Гоби-Алтайское 4 декабря того же года, и наконец, Чилийское 29 мая 1960 года, сильнейшее за всю историю западного полушария.

Пятидесятые годы знамениты и другими чрезвычайными событиями в литосфере, гидросфере, атмосфере и техносфере. 1953 — самое катастрофическое за всю историю Европы наводнение. 1954 — рекордная по числу жертв (1172 человека) железнодорожная авария в Индии. 1955 — грандиозный оползень Николе в Канаде и самый большой ураган в истории США. 1956 — мощный взрыв вулкана Безымянного на Камчатке, аномальное число шаровых молний в мире (по И. П. Стаханову, более сорока) и крупнейшая в истории автокатастрофа в Колумбии, погубившая 1204 человека. Названы лишь самые сенсационные события. Можно привести очень длинный список менее эффектных, но тоже необычных явлений, случившихся в пятидесятые годы. Ограничусь лишь теми, что произошли в Причерноморье. Причем только некоторыми. И без всяких объяснений их причин.

В августе 1955 года в Черном море было отмечено гидрологически необъяснимое изменение уровня воды: возник вал высотой 5—15 сантиметров, протянувшийся от Одессы до Батуми. А в октябре грянул загадочный, до сих гор не объясненный взрыв линкора «Новороссийск» в севастопольской бухте. В этом же и последующем, 1956 году на одесском побережье образовалось невероятное количество оползней и произошло массовое растрескивание городских зданий.

Как уже было сказано, объяснять причины этих столь разных, но взаимосвязанных явлений я не буду. Они упомянуты для того, чтобы рассказать, каким образом я понял суть того, что случилось с Землей в пятидесятые годы.

К западу от Черного моря, в Южных Карпатах, находится зона Вранча — одна из редких на нашей планете зон континентальной глубокой сейсмичности. Ее землетрясения ощущаются во всей Европе, благодаря чему для этой зоны существует великолепный, надежный каталог сейсмических толчков. Поскольку зона Вранча — ближайший к Одессе сейсмоактивный район, я принялся подробно изучать этот каталог. И на первых порах испытал глубокое разочарование, ибо выяснилось, что никаких сильных землетрясений в зоне Вранча в пятидесятые годы не было. Я чуть было не отложил каталог в сторону. Но, к счастью, не сделал этого. К счастью, продолжил его изучение и к тому же догадался сопоставить хронологию вранчских землетрясений с солнечной активностью. И, сопоставляя, неожиданно заметил то, чего никогда раньше не замечал.

Роковые циклы

Сильные глубокие землетрясения происходили и происходят в зоне Вранча довольно часто, но оказалось, что есть солнечные циклы, во время которых эта сейсмическая череда делала почему-то перерывы, сильных землетрясений не было. Пользуясь общепринятой международной нумерацией, это циклы №№ 3 (1775—1783), 7 (1823-1832), 11 (1867— 1877), 15 (1913-1922) и 19 (1954-1964). Нетрудно заметить, что их номера отличаются на 4, то есть аномальным является каждый четвертый цикл.

Я взял «Извержения вулканов мира» И. Гущенко, другие каталоги и справочники и с удивлением убедился, что во время всех "Перечисленных аномальных циклов зоны Вранча происходило «взрывное» увеличение числа чрезвычайных геологических, геофизических, климатических и технических событий буквально во всем мире. (Обычно они начинались лет за петь—семь до аномального цикла и заканчивались лет через пять после его завершения.) Большинство их происходило всегда в самые первые годы аномальных циклов. Например 19-й цикл начался в 1954 году, и среди пятнадцати вышеописанных чрезвычайных явлений десять случились именно в 1854—1956 годах. Смею утверждать, что так же будет и во время начавшегося 23-го цикла: большинство экстраординарных событий грянет во второй половине 1997 года, в 1998 году и в первой половине 1999 года.

Мрачная хронология

Цикл 3. Из геологических событий выделяются сильнейшее землетрясение 1777 года на юге Италии (пятьдесят тысяч жертв) и извержение 1783 года вулкана Скантара в Исландии, погубившее двадцать процентов жителей острова и занимающее шестое место в списке крупнейших извержений мира (объем излившейся лавы 12,8—30,0 кубических километров). Из климатических явлений упомянем первое крупное наводнение в Петербурге в 1777 году.

Цикл 7. 1815 год — взрыв вулкана Тамбора, самый сильный за всю человеческую историю (но разным оценкам, объем исторгнутого материала составил тридцать—триста кубических километров; наиболее реальные цифры — пятьдесят-восемьдесят кубических километров, что превышает объем материала, выброшенного при знаменитом взрыве Санторина в 1400 году до новой эры). 1829 год — самое значительное извержение Ключевского вулкана. 1832 год — первое глубинное землетрясение Памиро-Гиндукушской зоны. 1835 год — взрыв вулкана Косингуина, занимающий третье место в списке крупнейших извержений (двадцать пять—пятьдесят кубических километров). Климат: 1824 год — самое выдающееся наводнение в Петербурге; 1825 год — наводнение, сильнейшее за всю историю Китая. Из технических событий выделяются два грандиозных пожара: Лондонский 1834 года, при котором сгорело полгорода, включая парламент, и Нью-Йоркский 1835 года с семьюстами сгоревшими зданиями.

Цикл 11. 1861 год — знаменитое Иркутское землетрясение, вызвавшее полное расстройство геомагнитного поля. 1862 год — Цаганское землетрясение, одно из сильнейших в Прибайкалье.

1877 год — грандиозный оползень в Англии, разрушивший тоннель Мартелло. 1881 год — гигантский обвал горы Эльм в Швейцарии. 1883 год — взрыв вулкана Кракатау, занимающий седьмое место в списке крупнейших извержений (пять—восемнадцать кубических километров). Техносферные катастрофы проявились семью выдающимися пожарами, в том числе Квебекским 1866 года с 2500 сгоревшими зданиями, Портлендским того же года, уничтожившим весь город, Великим Чикагским 1871 года и Бостонским 1872 года с шестьюстами сгоревшими домами.

Цикл 15. Из вулканических взрывов выделяются Катмайский 1912 года (четвертое место в упомянутом списке, двадцать один кубический километр) и Сьерра-Асульский 1926 года (пятое место, двадцать кубических километров). Очень высокой была и сейсмичность: произошло пятнадцать континентальных землетрясений с магнитудами более восьми, что во много раз превышает статистическую норму. От метим Кеминское 1911 года, сильнейшее за всю историю Российской империи, Великое Китайское 1920 года (двести тысяч жертв) и Великое Японское 1923 года. Во время пятнадцатого цикла возросло число землетрясений и в малосейсмичных районах. Например, на Русской платформе за эти годы произошло тридцать семь (!) толчков, причем десять из них случились под дном Ладожского озера, в непосредственной близости от Петербурга, чего ранее никогда не наблюдалось. Среди других геологических явлений отметим крупнейший оползень Фолистон-Уоррен в Англии (1915 год). Особняком стоит Тунгусский феномен 1908 года, природа которого до сих пор не ясна.

События цикла 19 мы в основном уже рассмотрели в начале статьи. Добавим к ним Хаитское землетрясение 1949 года, сопровождавшееся мощными взрывами с образованием кратеров, и грандиозный оползень Вайонт в Италии 1963 года с 2117 жертвами.

Мною составлен обобщенный график сейсмовулканических катастроф мира за 1770—1975 годы (В на рисунке 1), сравнение которого с графиком солнечной активности (А на рисунке 1) показывает: наиболее катастрофными были циклы 7 и 15, а амплитуда чередующихся с ними циклов 3, II и 19 заметно ниже. Отсюда следует безрадостный вывод: нынешний, 23-й цикл должен быть выдающимся.

Что ждет нас в 1997—2003 годах?

Мрачное превосходство 23-го цикла над более ранними «аномалами» подтверждается многими признаками.

1. История зоны Вранча показывает: всем аномальным циклам всегда предшествовало одно-единственное очень сильное землетрясение (с магнитудой более семи). Перед 23-м циклом их было два (4 марта 1977 года и 30 августа 1986 года), а по данным крымских сейсмологов, считающих, что толчок 30 мая 1990 года тоже имел магнитуду 7,— даже три.

2. За несколько лет до каждого аномального цикла активизируются грязевые вулканы Керченского и Таманского полуостровов. Обычно годовое количество грязевых извержений перед аномальными циклами составляло 2—4. Перед 23-м циклом это количество достигло 9 (1988 год) и 8 (1989 год).

3. Циклы 6 и 14, предшествовавшие экстраординарным циклам 7 и 15, были как бы их предвестниками, отличаясь относительно повышенной геолого-геофизической активностью. Но столь яркого предвестника, каким был цикл 22 (1986—1996), никогда еще не наблюдалось. крупные вулканические извержения, обилие сильнейших землетрясений (Китай, Япония, Сахалин, Иран, Закавказье, США), огромное число мощных наводнений и невероятное количество технических катастроф («Челленджер», Чернобыль, «Адмирал Нахимов», паром «Эстония», крупнейшая в мире атомарина «Комсомолец», не говоря уж о других подводных лодках, ракетах и самолетах). Думается, что технический прогресс человечества будет фактором, который крайне увеличит суровую грандиозность 23-го цикла.

Когда же все это произойдет? Аномальные циклы имеют четыре стадии — две активные и две пассивные. Активные стадии 23-го цикла будут в 1997— 1999 и 2001—2003 годах. В режиме аномальных циклов есть и другие тонкости, описывать которые долго. Лучше просто перечислим наиболее опасные месяцы 23-го цикла (они выделены).

Земля пульсирует

Прежде чем говорить о том, где именно будут происходить чрезвычайные природные и технические события, необходимо понять, что представляют собой описываемые аномальные циклы.

Единственной геотектонической гипотезой, которая четко объясняет их природу, является пульсационная теория, выдвинутая в 1924—1940 годах И. Джоли, А. Д. Архангельским, В. Бухером, М. М. Тстяевым и В. А. Обручевым. В настоящее время самым крупным и известным сторонником этой гипотезы является академик РАН Е. Е. Милановский.

Согласно представлениям «пульсационистов», к числу которых отношусь и я, объем Земли то увеличивается, то уменьшается, и генеральная периодичность этих пульсаций, происходящих на фоне постепенного расширения Земли, составляет сорок—пятьдесят миллионов лет. В периоды сжатия образуются горнсскладчатые сооружения, а в периоды расширения земная кора трескается, в ней возникают разломы и рифты.

Наряду с этими крупными пульсациями, есть и более мелкие, характеризующиеся короткими периодами расширения или сжатия.

Сейчас Земля расширяется, и пульсационный режим этого расширения подтверждается высокоточными измерениями силы тяжести. Но они сложны, трудоемки и посему немногочисленны и кратковременны. Самые длительные гравиметрические измерения выполнены в 1967—1972 годах в Севре и в 1975—1980 годах в Потсдаме, Ледово (Подмосковье) и Новосибирске.

Мною еще в 1982 году был применен другой способ оценки пульсаций Земли. Дело в том, что, начиная с 1800 года, ученые провели несколько геодезических измерений размеров Земли. Большинство современных специалистов считают их неточными, не представляющими никакого научного интереса. Эта распространенная точка зрения не помешала мне свести воедино все данные прошлых геодезических измерений Земли и получить интересный результат. Выяснилось, что, согласно этим измерениям, «средний радиус» Земли (полусумма большой и малой полуосей земного эллипсоида) с 1800 до 1966 года увеличился на два километра, причем это увеличение шло пульсаиионно с периодами, составлявшими приблизительно пятьдесят лет и имевшими явную связь с изменениями скорости вращения Земли и геомагнитного поля. Короче, я сделал вывод, что выполненные в 1800— 1966 годах измерения размеров Земли в принципе верны, и изложил свои соображения в «Бюллетене Московского общества испытателей природы, отдел геологический», том 57, выпуск 2, 1982 год. Уже через год статья была перепечатана в США, в журнале «Интернэшнл джеолоджикал ревю», том 25, № 8, 1983 год.

Открытие сорокачетырехлетних циклов активизации земных процессов лишний раз подтверждает справедливость моих выводов, и читатели, думаю, сами в этом убедятся, внимательно рассмотрев рисунок I.

Рис. I. Короткопериодические циклы пульсации Земли:

А — график солнечной активности, на шкале — числа Вольфа, красным цветом показаны аномальные циклы;

Б — глубокие землетрясения зоны Врата с магнитудами более 6;

В — график сейсмовулканическои активности Земли, на шкале слева ~ условные проценты;

Г — результаты геодезических измерений размеров Земли в 1800—1966 годах, на шкале справа — «средний радиус» Земли в километрах (полусумма большой и малой полуосей земного эллипсоида). Вертикальные штриховые линии — годы максимумов аномальных солнечных циклов.

Москва на перекрестке двух великих разломов

Итак, во время аномальных солнечных циклов происходит пульсационное увеличение размеров Земли. При этом в земной коре образуются планетарные разломы, которые проходят по ней, «не обращая внимания» на то, океан это или суша, горноскладчатая область или древняя платформа Эти разломы очень активны, очень быстро растут вглубь и вширь, и именно в их зонах происходят чрезвычайные природные и технические явления.

Коротко опишу два таких разлома, проходящих довольно близко к Москве.

Рис. 2. Активные тектонические разломы Русской платформы: 1 — линии разломов по геофизическим данным; 2 — эпицентры землетрясений, иногда с указанием года; 3 — места Чембарского (1886 год) и Сасовского (1991, 1992 годы) феноменов; 4 — крупные оползни; 5 — крупнейшие карстовые районы.

Сицилийско-Уральский. Знаменитая Этна, находящаяся на юго-западном конце этого разлома, не была до середины XVII века особенно активной и не доставляла больших неприятностей местным жителям. Но в 1669 году внезапно взбесилась — извержение того года до сих пор остается сильнейшим извержением этого вулкана. А в 1693 году на Сицилию обрушилась новая напасть — невиданное по силе землетрясение, разрушившее город Катанию

Должен признаться, что, открыв этот разлом, я некоторое время считал, что его развитие началось именно в Сицилии и происходило затем с запада на восток: разлом пересек Адриатическое море, создав в нем глубоководную впадину, прошел Балканы, вызвал сильные Пишкельтские землетрясения 1829 и 1834 годов на границе Румынии и Украины, образовал огромные оползни в Черновцах и скопление гипсовых пещер в Подолии (рисунок 2), пересек злосчастный Бердичев, где все время трескаются и рушатся дома, прошел Чернобыль, где в то время не было никакой АЭС, вызвал образование карстовых пещер на севере Черниговщины, пересек Тулу и добрался до Нижнего Новгорода, где сформировал огромный и очень активный Дзержинский карстовый район, а также несколько больших окских и волжских оползней. Как я считал, разлом закончил свой путь в Прикамье, Приуралье и Зауралье, образовав там огромное количество карстовых пещер, воронок, провалов, котловин, а также целое созвездие эпицентров довольно сильных землетрясений. И, рассматривая это созвездие, я увидел на самом северо-восточном конце разлома, чуть южнее города Серова, эпицентр землетрясения, произошедшего в 1693 году. Да, в том самом, когда погибла Катания!

А что означает, если на двух противоположных концах разлома в один и тот же год происходят землетрясения? Это означает, что разлом образовался сразу на всю свою длину. И его развитие, расширение и углубление шло вовсе не с запада на восток, как я думал сначала, а одновременно на всем его протяжении, «от Сицильи до Урала».

Отмечу, что, с моей точки зрения, причиной Чернобыльской трагедии было электромагнитное, плазменное излучение Сицилийско-Уральского разлома, вызвавшее взрыв в подземном бункере четвертого энергоблока. Тот факт, что этот взрыв, грянувший за двадцать секунд до катастрофы, был именно электромагнитным, доказывается его температурой, составлявшей тридцать—сорок тысяч градусов. А взрыв с такой температурой под силу либо ядерной (что совершенно исключено), либо электромагнитной энергии.

Поэтому считаю необходимым подчеркнуть, что Сицилийско-Уральский разлом проходит в ста—ста десяти километрах от Обнинска и аэропортов Внуково и Домодедово, в семидесяти километрах от Серпухова, идет через Гулу, Дзержинск, Нижний Новгород. Надо иметь в виду, что у любого крупного разлома есть много «оперяюших» ветвей, расходящихся во все стороны. И то обстоятельство, что Сицилийско-Уральский разлом очень молод, ему всего триста лет, и он еще не выражен ни в геологическом строении, ни в особенностях рельефа. Это разлом-«невидимка», чем и объясняется то обстоятельство, что он до сих пор не известен ученым.

Саратовско-Ладожский разлом. Он проходит Саратов, где в 1807 году произошло семибалльное (!) землетрясение; Чомбар (ныне Белинский), где в 1886 году отмечен феномен, напоминающий Тунгусский, Сасово, где в 1991 и 1992 голах произошли загадочные взрывы с воронками глубиной тридцать метров; деревню Новоселово Владимирской области, где 27 марта 1968 года упал «МИГ-15» с Ю. А. Гагариным; город Кольчугино, находящийся в ста двадцати километрах от центра Москвы; город Калязин в семидесяти километрах от Дубны и, наконец, Ладожское озеро, где в 1911—1926 годах произошла удивительная для платформ серия из десяти землетрясений. Этот разлом тоже очень молод и тоже имеет «оперяющие» ветви.

Беглое обследование некоторых районов Москвы во время моих последних визитов в любимый город показало, что он вряд ли «может слать спокойно». Зона деформаций здании, протянувшаяся через Думу, «Националь», Моховую, Госбиблиотеку и Волхонку, в район метро «Полянка»,— вовсе не результат строительства Чертановского радиуса метро, а явная, быстро развивающаяся «оперяющая» ветвь Саратовско-Ладожского разлома. Никаких подземных наблюдений и измерений я не проводил, но за три десятилетия исследований в разрушающейся Одессе приобрел опыт, сноровку и интуицию, позволяющие безошибочно опознавать в городах активные тектонические разломы.

К востоку от Саратовско-Ладожского разлома есть еще несколько его собратьев. Особенно важен Онежско-Оренбургский разлом, пересекающий Плесецкий космодром и «КамАЗ». Рамки статьи не позволяют рассмотреть его детальнее.

Что делать?

Рассмотренная проблема нова и еще очень слабо изучена, но некоторые практические выводы уже можно сделать.

1. Следует организовать систематические наблюдения — геодезические, геофизические и геохимические. Наблюдения особенно необходимы в указанные неблагоприятные сроки.

2. Избегать строительства важных объектов в зонах активных разломов. (Мессинский пролив, являющийся западной частью Сицилийско-Уральского разлома,— «чемпион мира» по частоте разрывов кабелей.)

3. В местах расположения уже построенных объектов следует уменьшить активность разломов, замедлить их расширение и углубление. Известен лишь одни эффективный способ этого — обезвоживание разломов, уменьшение объемов и напоров содержащихся в них подземных вод. Сделать это не так уж трудно: пробурить поперек разлома створы водозаборных скважин и интенсивно откачивать из них воду, как это делается сейчас вокруг всех шахт и глубоких карьеров.

4. Самым опасным проявлением активных разломов является их электромагнитное излучение. Мое мнение, что именно выбросы плазмы и электромагнитной энергии — не последние в цепи причин аварий АЭС, самолетов и ракет. Избежать этого можно путем изоляции аэродромов, космодромов и АЭС от влияния разломов. Желательно максимально уменьшить количество трубопроводов и каналов, которые могут стать волноводами электромагнитных излучений, принять меры по их защите от действия таких излучений.

Технический прогресс человечества совпал с эпохой резкого пульсациониого расширения Земли. Если но-прежнему не замечать этот процесс, не изучать его, не внедрять меры инженерной защиты...

Это кончится плохо. •

ТЕМА НОМЕРА

Предчувствие «большого слома»

Владилен Барашенков,

доктор физико-математических наук

 

И снова: свет быстрее света

Световые сигналы со сверхсветовой скоростью... Обгоняющие свет радиоволны... Возможно ли такое?

— Конечно, нет! — ответит всякий, кто знаком с азами теории относительности.— Скорость света в вакууме — самая большая из всех, какие только могут быть в природе. Ничто не может двигаться быстрее.

Но физикам удалось построить приборы, почти вдвое увеличивающие скорость самого света и передающие радиоволны со скоростью, почти впятеро больше обычной световой. И не только безличные точки-тире, но и симфоническую музыку. Это кажется просто невероятным! Однако отчеты о сверхсветовых опытах опубликованы в серьезных научных журналах, а «сверхсветовая музыка» демонстрировалась на конференциях специалистов- радиофизиков. Более того, обсуждается возможность генерировать обладающие большой разрушительной силой сверхбыстрые импульсы-торпеды. Нет ли тут ошибки, и как быть тогда с теорией относительности — неужели-таки она отжила свой век?

Еще раз о чепухе и «железной» истине

Герой известного рассказа Чехова в своем письме к ученому соседу в качестве самого убедительного, «железного» доказательства использовал утверждение: «Этого не может быть потому, что этого не может быть никогда». Нужно заметить, что определенная логика в этом есть — ведь, например, дважды два никогда не может равняться пяти, а за январем всегда следует февраль и не иначе. Однако таких абсолютных, стопроцентных истин немного. Мы в своей повседневной практике, да и самая строгая наука тоже, всегда имеем дело с приближенной истиной, которая справедлива в круге хорошо изученных явлений, но может стать неверной за его пределами. Нам важно знать, что есть область, где истина является несомненной, где нет смысла ее оспаривать, и мы без опасения можем основывать на ней наши выводы. Что же касается запредельных «земель», то они, как и всякая плохо изученная местность, требуют осторожности. Там может встретиться такое, чего с общепринятой точки зрения «не может быть никогда». Наверное, Ньютон в жизни бы не поверил в то, что по сравнению с неподвижным размер движущегося будильника уменьшается, а бег его стрелок замедляется. Наука его времени говорила, что такого никогда не может быть, а вот «запредельная» посленьютоновская физика больших скоростей доказала, что дело обстоит именно так.

Может, утверждение физиков о том, что ни одно тело не может двигаться быстрее света, тоже всего лишь приближенная истина? Скорость в 300 тысяч километров в секунду — тройка с пятью нулями — оказывается почему-то максимальной. Почему именно 300, а не 250 или 570 — этого никто не знает. Просто такую величину дает нам опыт, ее Же расчет и обоснование — дело будущей теории.

Вполне возможно, что существуют миры, где свет распространяется с иной скоростью, однако в нашем мире его скорость — мировая константа, ни от чего не зависящая и ни при каких условиях не изменяющаяся величина. Это — твердо установленный факт в том смысле, что ни один опыт до сих пор не обнаружил тел, движущихся быстрее Более того, теория относительности — результат обобщения огромного экспериментального материала — доказывает, что это в принципе невозможно. Ни одно тело нельзя разогнать до скорости, превосходящей световую. Этому мешает зависимость массы тела от его скорости — чем она больше, тем тело массивнее. (Если бы продавцы на рынке умели взвешивать движущиеся огурцы, те всякий раз были бы массивнее неподвижно лежащих на прилавке! Чуть-чуть, но массивнее.) На световом пороге, когда скорость тела почти точно равна световой, его масса бесконечно велика — тело становится неподъемным, и нет силы, которая могла бы вытолкнуть его в сверхсветовую область. «Световой барьер» крепче всякой стальной стенки защищает ее от коллизий нашего досветового мира.

В своих опытах физики разгоняют частички вещества до скоростей, всего лишь на доли процента меньше световой, их масса возрастает в сотни тысяч раз, но во всех случаях эксперимент точно согласуется с формулами теории относительности — никаких отклонений!

Казалось бы, вопрос исчерпан и разговоры о движениях быстрее света — удел писателей-фантастов. И тем не менее, поскольку выводы теории относительности нельзя считать абсолютной истиной, тем более после сообщений о сверхсветовых радиоволнах и «обгоняющем самого себя» свете, можно думать, что все же существуют какие-то лазейки в сверхсветовой мир. Может, какие-то обходные пути... Или сообщения физиков о «проколе» светового барьера и вправду — просто ошибка?

Недавно я побывал на семинаре по сверхсветовым явлениям. Дискуссия была такой жаркой, что некоторые ее участники громко хлопали дверью:

— Чепуха, путаница! Не имеет смысла тратить время на обсуждение явной бредятины! (Нужно сказать, что физики на своих семинарах не очень стесняются в выражениях.)

Другие участники семинара охрипшими голосами доказывали, что до сих пор мы всегда имели дело с явлениями в центре областей применимости релятивистской и квантовой физики, где все легко и просто объяснялось, и вот теперь мы впервые приблизились к их границам. Гут сами вопросы становятся противоречивыми, а возможное и невозможное тесно переплетаются.

Клубок сомнений и надежд

Хотя по мере приближения к световому порогу масса тела резко возрастает — это твердо установленный факт,— но вот что происходит на самом пороге и в узкой его окрестности, это пока неизвестно. Утверждение о бесконечной массе — не совсем строгий прогноз. Вокруг массивных тел увеличивается поле тяготения — их гравитация, которая искривляет, скручивает пространство, изменяет ритм времени, и формулы теории относительности, не принимающие во внимание этих эффектов, становятся неточными — в них нужно ввести какие-то поправки. Вот тут-то, предполагают некоторые физики, и открывается лазейка в «световом заборе». Во всяком случае, есть надежда на то, что такая лазейка существует.

Надежда эта основана на том, что теория тяготения (так называемая общая теория относительности) изучена еще весьма плохо — только при сравнительно слабых гравитационных полях. А вблизи тел огромной массы нас могут ожидать сюрпризы. Расчеты показывают, что пространство и время там как бы меняются ролями — пространство приобретает свойства времени, а время в чем-то становится похожим на пространство. При этом становится непонятным, как вычислять энергию, массу и даже саму скорость — в современной теории для этого просто нет необходимых формул, а те, которые имеются, дают противоречивые результаты. Создается впечатление, что этих физических величин, а вместе с тем, возможно, и непреодолимо высокого светового барьера уже просто не существует. Гам какая-то другая физика и другие ограничения.

Сегодня известно несколько конкурирующих между собой вариантов теории тяготения, по-разному трактующих эти вопросы. К тому же следует учесть, что в микроскопически узкой окрестности светового барьера в игру вступают волновые, квантовые эффекты. Пространственные положения частиц становятся размытыми и те приобретают способность просачиваться сквозь твердые стенки. (Об этой их удивительной способности мы еще поговорим далее.) Вот она как раз и может создать туннель в сверхсветовой мир. Допустимо сказать, что в силу волновых свойств тело «прокалывает» бесконечно высокий энергетический барьер. «Не перелетает» и «не перешагивает» через него, а именно прокалывает.

Конечно, крупному макроскопическому телу, как и верблюду сквозь игольное ушко, трудно пробиться в сверхсветовой мир, но вот микрочастицы, возможно, способны это сделать.

Это очень трудные для понимания вопросы. Даже специалистам тут многое не ясно, поскольку теории, объединяющей гравитационные и квантовые процессы, еще не создано и пока здесь простор и раздолье для всякого рода гипотез. В физических журналах их много. Какие из них верные — покажет лишь будущее.

А вот что случается среди окружающих нас «обычных» тел.

Явление, которого и быть не должно!

Это — уже упоминавшаяся поразительная и совершенно непонятная с первого взгляда способность микрочастиц проходить сквозь монолитные стенки- барьеры. Все равно как если бы насыпанный в плотно закрытую стеклянную банку горох вдруг оказался снаружи — никаких дырочек, а горошины чудесным образом просочились!

Если попытаться описать такой процесс с помощью формул школьной физики. то получится, что энергия и скорость частицы внутри барьера — мнимые величины. Какую-то долю секунды,— шутят физики,— частица проводит в «потустороннем мире»! Очень странное явление...

Чтобы хоть немножко приподнять завесу тайны и в самых общих чертах понять причину «чуда», вспомним основную идею квантовой механики — всякое тело, и большое и маленькое, является не только материальным объектом, но и волной. Его положение размазано по длине этой волны, другими словами, тело с некоторой вероятностью может находиться в том или ином участке пространства. У больших, массивных тел длина квантовой волны очень мала по сравнению с их размерами, и их положения фиксируются практически однозначно, зато обладающие большой длиной волны микрочастички «болтаются» в пространстве, как поплавок в полосе прибоя.

Сталкиваясь с препятствием, экраном или стенкой, квантовая волна, подобно световой, отражается не точно на границе раздела, а успевает чуть-чуть проникнуть вглубь препятствия, и если его толщина невелика, то часть волны оказывается за ним. В случае света мы говорим о полупрозрачном экране, а в квантовой механике — о некоторой вероятности, с какой микрочастица проходит сквозь непрозрачный барьер, о туннельном переходе. Это похоже на то, как радиоволны проходят сквозь стены домов. Абсолютно непроницаемый световой барьер становится подобным мутному, но все же пропускающему чуточку света стеклу.

Впервые с таким явлением встретились семьдесят лет назад, когда обнаружили, что заключенные внутри атомных ядер альфа-частицы вдруг иногда, подобно тем горошинам из банки, оказываются снаружи. Природу квантового туннелирования объяснили в совместной работе русский физик Георгий Гамов и венгерский физик-теоретик Эдвард Теллер, впоследствии ставший «отцом» американской водородной бомбы. Сегодня этот эффект используется практически — в различных полупроводниковых приборах, на нем основаны некоторые типы особо точных электронных микроскопов. Тем не менее до сих пор продолжаются споры о том, сколько времени частица проводит внутри барьера и как правильно измерять это время на опыте.

Скорость света в веществе меньше, чем в вакууме. Образно говоря, выбирая себе дорогу среди атомов, отражаясь и рассеиваясь, частицы света — фотоны — вынуждены проходить больший путь, чем их собратья в вакууме и, следовательно, несколько отстают от них. Поэтому, казалось бы, можно быть уверенным в том, что луч, которому приходится преодолевать экран, должен запаздывать по сравнению с беспрепятственно движущимся светом. Однако эксперимент неожиданно показал совершенно другое — оказалось, что внутри экрана свет бежит не медленнее, а быстрее, чем в вакууме! Другими словами, наблюдалось «движение света быстрее света» — перенос потока фотонов со сверхсветовой скоростью. С точки зрения современной физики результат совершенно невозможный, приводящий, как уже подчеркивалось выше, к ужасающим противоречиям.

Можно было бы не поверить опытам, посчитав, что тут мы имеем дело с какой-то экспериментальной погрешностью. Поначалу большинство физиков именно так к ним и относились — такого не может быть потому, что этого не может быть никогда! Однако после того как наблюдения были подтверждены физиками нескольких лабораторий - в США, Германии, Австрии, Италии,— сомневаться в их достоверности не приходится.

Американские физики изучали рассеяние света очень тонкими экранами. Их измерения показали, что свет преодолевает экран со скоростью, которая в 1,7 раза больше вакуумной, считавшейся до сих пор Максимально возможной. Как говорится, невероятно, но факт!

Еще большую скорость наблюдали немецкие физики в опытах с прохождением микроволнового электромагнитного излучения внутри волновода. Это устройство представляет собой металлическую трубу квадратного сечения. Если в ней имеется суженный участок, в сечении которого нельзя уложить целое число полуволн, то он отражает приходящую к нему радиоволну подобно зеркалу. Пройти сквозь него удается лишь очень небольшому числу волн. Этот участок волновода играет такую же роль, что и экран в оптических опытах американцев. Так вот, у немецких физиков микроволновое излучение преодолевало барьер двенадцатисантиметровой толщины со скоростью, в 4,7 раза превосходящей скорость света в вакууме!

Недавно таким образом со скоростью, вчетверо превосходящей световую, удалось передать не отдельный импульс, а целиком всю сороковую симфонию Моцарта.

И уж, казалось бы, совсем невозможный результат: когда в волноводе устроили два суженных участка-барьера, разделенных большим участком с нормальной толщиной, то оказалось, что время его прохождения электромагнитной волной равно нулю — все равно, что его не было! Как говорится в одной из статей, в принципе можно послать мгновенный сигнал с одного конца вселенной на другой. Такое не приходило в голову даже писателям-фантастам. Вывод, конечно, более чем странный, заставляющий подозревать, что что-то туг неладно...

• Приближаясь к световому порогу со стороны до или сверхсветовых скоростей, тело увеличивает свою массу и энергию до бесконечности. Ни одно тело не может пробить энергетическую «стенку».

• Рассеиваясь и отражаясь веществом, волна быстро затухает, тем не менее успевает просочиться на некоторую глубину.

Придется ли съесть шляпу?

Как же все это объяснить? Кризис принципа причинности (можно влиять на прошлое), катастрофа теории относительности. Именно так и пишут об этих экспериментах в некоторых журналах.

Следует, однако, быть осторожным Прежде чем можно будет с уверенностью объявить о фиаско теории, которая вместе с квантовой механикой лежит в фундаменте современной физической науки, нужно внимательно изучить, а нельзя ли все же каким-то образом уладить «скандал» миром и объяснить удивительные факты, не выходя за рамки известных нам законов.

Когда я впервые узнал об опытах со сверхсветовым туннелированием, мне показались приемлемыми два объяснения. Прежде всего следует принять во внимание, что запирание волны в волноводе и отражение ее экраном в опытах американских физиков — это результат сложных процессов рассеяния и интерференции волны на частицах вещества экрана и стенок волновода. При этом образуются вторичные волны, которые, накладываясь на нее, «гасят» приходящую волну внутри экрана и в сужении волновода. Понятно, что эти процессы совершаются не мгновенно, а в течение некоторого времени, поэтому передняя часть приходящего волнового импульса еще не успевает почувствовать на себе наложения гасящих волн и проскакивает сквозь препятствие практически не изменяясь, зато вся следующая часть волны гасится на его Границе. И вот тут мы подходим к самому главному.

Детектор зафиксирует приход волнового импульса в тот момент, когда почувствует максимум его фронтальной интенсивности, а у прошедшего сквозь экран импульса он сдвинут в сторону детектора (ведь задняя-то его часть обрезана — погашена вторичными процессами!). В результате этот волновой импульс будет зафиксирован раньше импульса-близнеца, который шел к своему детектору без всяких препятствии. Со стороны это выглядит так, как будто препятствие — экран или сужение волновода — ускоряет, подталкивает волновой импульс. Правда, интенсивность его при этом, конечно, значительно снижается — ведь проходит только его фронтальная часть. (Поэтому, чтобы передать сигнал через «всю вселенную», о чем говорилось выше, потребовался бы импульс фантастически огромной интенсивности!)

• Схема эксперимента с экраном и двумя фотодетекторами.

Если не принять во внимание «выедания» задней части импульса, то мы просто неправильно измерим его скорость — подобно тому, как если бы сравнивали скорости двух бегунов, просто деля пробегаемое ими расстояние на время и забыв при этом, что один из них бежит честно, от линии старта, а другой — от дерева, на десяток метров ближе к финишу. Судью, который забудет об этом обстоятельстве, заведомо отправят «на мыло».

Сдвиг времени при прохождении экрана можно объяснить еще и тем, что любой импульс представляет собой определенную суперпозицию, сумму в одних местах гасящих, в других усиливающих друг друга плоских волн. На современном языке — фотонов. Каждый из них, согласно квантовым законам, имеет вероятность оказаться за экраном. Выше уже говорилось об этом. Складываясь, они образуют новый импульс, но положение его, понятно, уже сдвинуто на толщину экрана. И опять близнецы- импульсы оказываются в неравном положении.

Подобные объяснения можно найти во многих журнальных статьях. По-видимому, это — первое, что приходит в голову каждому физику Однако более внимательное изучение убеждает в несостоятельности таких простых объяснений. Прежде всего, им противоречит опыт с симфонией Моцарта. Поскольку всякая информация, в том числе и музыкальная,— это последовательность следующих друг за другом импульсов, то, продираясь сквозь препятствие, они должны были сильно исказиться — ведь от каждого из них остается лишь малая фронтальная часть. Почему же тогда музыкальные мелодии остаются узнаваемыми? Загадкой остается и опыт с мгновенным проскоком радиоволны через протяженную, длиной в десятки сантиметров, промежуточную часть волновода.

• Доминик Пейроне. «Море»

Странное явление... Возможно, его удастся объяснить с помощью квантовой механики, рассматривающей минимальную порцию света — фотон — как частицу, подчиняющуюся принципу неопределенности Гейзенберга. А этот принцип гласит, что нельзя одновременно измерить скорость и местоположение микрочастицы — измеряя одно, мы обязательно непоправимым образом «размазываем» другое и, следовательно, обычные способы вычисления скорости тут не применимы. В общем, вопрос пока не ясен, общепринятого объяснения сверхсветовым проскокам через, казалось бы, непреодолимые барьеры пока нет. Некоторые физики говорят о фундаментальном открытии, другие просто отмахиваются, считая все это «замурением», которое автоматически разъяснится в результате более детальных экспериментов...

Один из наших известных физиков, услышав о «сверхсветовой музыке», темпераментно воскликнул:

— Чудес не бывает, готов съесть свою шляпу — через пару месяцев выяснится, что все это совершеннейшая чепуха!

Недавно я снова его встретил.

— Вижу, из осторожности вы решили носить шляпу размером поменьше?

— Запутанное дело... Не верю, а доказать толково не могу. Как говорится, нос вытащу, хвост вязнет! Полтора десятка журнальных статей, и в каждой — своя точка зрения...

Как бы там ни было, хоронить теорию относительности еще рано. Сегодня все же больше шансов за то, что она выдержит испытание, и моему знакомому жевать свою шляпу не придется.

• Волновой импульс — это ограниченная группа волн, имеющая конец и начало.

• Проходя сквозь экран, электромагнитный импульс изменяет свою форму — его интенсивность уменьшается, а ее пик смещается к переднему фронту.

Сверхсветовые «пули», шаровая молния и звуковые им пульсы-«торпеды»

Слово «дисперсия» не раз встречается в школьных учебниках. Но читатель, наверное, уже забыл, что оно означает...

В лунной дорожке бархатной средиземноморской ночи бежали, расплываясь вдали, ленивые волны. Паруса на гордых мачтах императорского фрегата устало шевелились, следуя порывам легкого ветра.

— Взгляните, сир, острые гребни волн постепенно расплываются и тают! — рука Фурье в легком батисте указала за борт — Согласно моей теории, каждый волновой всплеск — это наложение нескольких волн разной длины и скорости. Одни уходят вперед, другие отстают, и всплеск расплывается, затухает. Это — дисперсия, зависимость скорости волн от их длины.

Наполеон, скрестив руки на груди, внимательно слушал. Он покровительствовал ученым, недавно сам был избран в академики, и теперь, возглавляя устремившийся к нильским берегам французский флот, считал своим долгом принимать участие в беседах и диспутах знаменитых ученых, которых он пригласил в обещавший стать победоносным поход.

— Поэтому и звук от удара в барабан быстро глохнет? — суровый взгляд императора следил за убегающими всплесками волн.

— Именно так, сир Собранные в сгусток звуковые волны постепенно рассеиваются. Дисперсия — всеобщий закон природы.

Так говорят и наши учебники физики. Однако это не совсем так. Еще восемьдесят лет назад, исследуя волновое уравнение, математики нашли решение, которое описывало импульсы, постепенно уменьшавшиеся по амплитуде (интенсивности), но сохранявшие при этом свою форму. Позднее было обнаружено еще несколько подобных презревших дисперсию решений. Тем не менее большинство физиков не придавали значения этим «математическим штучкам», о них не упоминается ни в одном учебнике. Интерес к этим аутсайдерам возник лет десять — пятнадцать назад в связи с попытками увеличить надежность звуковых и электромагнитных каналов связи. И вот тут, неожиданно для себя, математики установили, что описывающее волновые движения уравнение обладает целым семейством еще неисследованных решений, отвечающих устойчивым, не диспергирующим импульсам Считалось, что это — детально и давным-давно изученная область, и вот на тебе!

Некоторые из новых решений обладают прямо-таки поразительными свойствами. Например, сохраняют свою форму лишь в некоторых точках вдоль направления движения, а в промежуточных — могут расплываться до огромных размеров. Попробуй поймать посланное таким образом сообщение, если заранее не знаешь этих точек! Свойства некоторых решений уравнений для электромагнитного поля наводят на мысль, что шаровая молния, возможно, — одно из таких недиспергирующих образований. Разрушают ее какие-то побочные эффекты.

Если позволить себе пофантазировать, то с помощью недиспергирующих импульсов можно без всяких проводов перекачивать сгустки энергии, испускать мощные «звуковые торпеды», когда оглушающий звуковой импульс движется вдоль узкого канала при полной тишине в окружающем пространстве, выстреливать обладающие огромной энергией «световые пули»... И вот тут мы опять сталкиваемся с проблемой сверхсветовых скоростей.

• Из точки А в точку Б солнечный зайчик перемещается со сверхсветовой скоростью, но телеграмма из А в Б передается по пути А — 3 — Б, то есть со скоростью света.

Возврат к тахионам?

Дело в том, что устойчивые, нерасползающиеся решения электромагнитных уравнений существуют не только для световой, но и для любых сверхсветовых скоростей. А если уравнение имеет решение, то последнее должно что-то описывать. Физики давно убедились в том, что имеет право на существование все, что не противоречит известным законам. Гак неужели при каких-то условиях можно действительно стрелять сверхсветовыми нулями?

Наверное, все же — нет, ведь, как уже не раз говорилось выше, в этом случае можно было бы «обстрелять» прошлое, например, Наполеона на Бородинском поле, и изменить уже установившийся ход истории... Правда, подобные опасения целиком основаны на теории относительности, которая как раз и может нарушаться в новых явлениях. Некоторый, хотя и весьма небольшой шанс для этого все же есть... Помочь устранить сомнения может лишь эксперимент.

Но если тахионов — сверхсветовых частиц — не бывает, то что же описывают тогда сверхсветовые решения? Как ни странно, но именно сверхсветовые процессы, которые постоянно... происходят вокруг нас!

Скорость света — предел лишь для материальных тел, а вот солнечный зайчик, который, наверное, каждый из нас пускал зеркальцем в детстве, может передвигаться с любой скоростью, лаже с бесконечной. Представьте себе, что вы «мазнули» световым пятном по стене соседнего дома. От зеркальца в вашей руке к стене бежит шток материальных частиц фотонов, там они отражаются обратно и попадают в ваш глаз. Весь процесс протекает со скоростью света. Вот зеркальце чуть-чуть поворачивается и процесс «туда—обратно» повторяется, но уже на другом участке стены. При этом по самой стене, его одного ее участка к другому, ничего не перетекает, никакой сверхсветовой информации с помощью светового зайчика передать нельзя. Светящиеся точки стены связаны между собой не непосредственно, а через зеркальце. Скорость бегущего по стене светового зайчика определяется лишь тем, насколько быстро поворачивается это зеркальце.

Со сверхсветовыми скоростями встречаются астрономы при наблюдении далеких объектов. Если судить по их изображениям в радиотелескопах, то некоторые из этих массивных тел тоже движутся быстрее света. Когда это явление было обнаружено впервые, оно было сенсацией. Я помню шумные споры сторонников и противников теории относительности. В руках последних был, казалось бы, неопровержимым аргумент — прямое экспериментальное измерение сверхсветовой скорости. Однако довольно скоро выяснилось, что удивительное явление опять- таки сродни солнечному зайчику и его сверхсветовое движение всего лишь - оптическая иллюзия.

А вот внутри вещества, в средах, и в самом деле возможны не только «зайчики», но и настоящие сверхсветовые процессы, переносящие информацию быстрее света. Дело в том, что запрет на обгон света имеет силу лишь в пустоте, в вакууме. Внутри вещества скорость света снижается, иногда в несколько раз. В начале нашей статьи уже говорилось, что световым фотонам, образно говоря, приходится маневрировать среди множества встречающихся на их пути атомов, и некоторые быстрые частицы — например, легкие и подвижные электроны — могут сделать это быстрее и поэтому обгоняют световой луч. Такие явления уже давно наблюдаются на опыте и никаких чудес с изменением хода истории при этом, понятно, не возникает.

Недавно в экспериментах, выполненных американскими и бразильскими учеными, была запущена первая сверхзвуковая «торпеда». Как и предсказывала теория, она прошла значительное расстояние, сохраняя свою сигарообразную форму. Правда, ее скорость превышала «звуковую» всего лишь на 0,24 процента, но, как говорится, лиха беда — начало!

Как видим, в природе есть место для сверхзвуковых и сверхсветовых решений уравнений и без какого-либо нарушения теории относительности.

• На верхнем рисунке — распространение обычного, диспергирующего звукового импульса. Нижний рисунок — распространение обгоняющей его «сверхзвуковой торпеды». Рисунки взяты из статьи Ян-Ю Лу, Я. Гринлифа и В. Родриеоса.

В последние годы, когда стало возможем издавать книги за свой счет, появилось немало брошюр и толстых монографий, авторы которых запросто толкуют о сверхсветовых скоростях, не зная, к каким чудовищным парадоксам это приводит. Современная физика — крепко сцементированная наука, и нельзя отбросить какой-либо из ее «краеугольных камней», не разрушив всего здания. Однако, как утверждается в одной из пьес Шекспира, на свете много есть такого, что и не снилось нашим мудрецам, и удивительные физические явления, в которых «свет бежит быстрее света», могут еще преподнести нам сюрпризы. •

ФОКУС

 

А все-таки оно вертится

Твердое внутреннее ядро, которое образовалось на ранних стадиях формирования Земли, было обнаружено сейсмическими методами еще в 1936 году. Шестьдесят лет спустя, на основе изучения сейсмических волн от землетрясений и атомных взрывов, которые пересекают планету с различными скоростями, была впервые вычислена скорость движения этой самой «внутренней» сферы Земли.

Анализ данных, которые накапливались на протяжении тридцати лет, позволил американским ученым Хиаодон1у Сонгу и Иолу Ричардсону из Колумбийского университета высказать утверждение, что внутреннее ядро вращается на 1,1 градус быстрее, чем мантия и кора со скоростью несколько десятков километров в год. Для сравнения: тектонические плиты перемещаются по поверхности Земли в сто тысяч раз медленнее.

Еще два года назад Гарри Глатцмайтер из Лос-Аламоса рассчитал, что железная сердцевина работает как часть огромного электромотора. Токи в миллиарды ампер текут между внутренним ядром и внешним жидким слоем вокруг него. В присутствии магнитного поля Земли (для его возникновения формирование внутреннего ядра было необходимым условием) этот ток создает огромную силу, действующую на сердцевину. И за год она проворачивается на несколько градусов больше, чем вся планета.

На сегодняшний день точно установлено, что внутреннее ядро анизотропно — то есть время, необходимое сейсмическим волнам для того, чтобы пройти его вдоль оси север юг, меньше, чем требуется для путешествия по экваториальной пси. Хиаодонг Сонг и Нол Ричардсон считают, что различия в этих скоростях можно объяснить тем, что внутреннее ядро не просто состоит из железа, а имеет кристаллическую структуру. Именно в кристалле волны идут с разной скоростью в зависимости от ориентации осей. И недавно обнаружилось, что, по-видимому, так называемая быстрая ось внутреннего ядра отклонена на десять градусов от оси север—юг самой Земли. Но как измерить собственную скорость этого «волчка» внутри Земли? Сонг и Ричардсон предложили изучить записи сейсмических станций за максимально длительный период времени. Причем при их анализе учесть маршрут прохождения той или ином сейсмической волны, то есть насколько глубоко они «задевают» внутреннее ядро. Составив несколько пар: очаг землетрясения — станция, ученые получили любопытные данные. Например, с 1967 года около Южных Сандвичевых островов было тридцать восемь землетрясений с магнитудой в 5,5 баллов. Сейсмические волны, которые приходили на регистрирующую станцию на Аляске через внутреннее ядро, оказались на восемь секунд быстрее тех, которые его не задевали. А за двадцать восемь лет разница во времени прихода волн возросла на 0,4 секунды. 

Впервые доказано, что внутреннее ядро Земли вращается быстрее остальных оболочек планеты. Скорость движения на экваторе ядра достигает двадцати километров в год.

Но сами по себе эти цифры мало что значили — необходимо было проверить разницу во времени какой- нибудь другой пары очаг — станция. Были выбраны землетрясения около Новой Зеландии и станция в Германии.

Оказалось, что волны уже по экваториальной оси внутреннего ядра (а не по оси север—юг, как в первом случае) не давали таких различий по времени — в наши дни, как и тридцать лет назад, они проходили расстояние до Германии за одно и то же время.

Эти наблюдения можно объяснить, по мнению ученых, только существованием симметричной оси внутреннего ядра, которое вращается вместе с «остальной» Землей со скоростью два с половиной метра в час.

Она как бы «протыкает» поверхность планеты в точке 79° с. д., 169 ° в. ш., тогда как тридцать лет назад ее положение было на тридцать три градуса западнее. В целом эта картина напоминает волчок, который, вращаясь вокруг своей оси, все время меняет се положение. При этом волчок — внутреннее ядро — остается внутри менее плотной мантии, скорость вращения которой совпадает со скоростью вращения Земли.

Па заре своей жизни, по мере охлаждения Земли, твердое внутреннее ядро постепенно росло, пока не достигло современных размеров — его радиус 1200 километров. Как свидетельствуют плотностные, гравитационные параметры, давление и топография, сейчас граница между внутренним и внешним ядром выражена намного слабее, чем раньше. И судя по всему, внешняя поверхность внутреннего ядра не является идеально ровной.

Интересно, что модель вращающегося внутреннего ядра не исключает существования огромных мантийных плюмов, о которых мы писали в статье «Ледоколы земной геологии» в № 1 за этот год. Граница мантия- ядро остается той самой поверхностью, где зарождаются и поднимаются наверх огромные порции разогретого вещества. А под ней происходит как бы свой, отдельный цикл переплавки земных недр.

Любопытно, что и мантия вращается не совсем равномерно в течение времени своего существования.

Этот факт был еще двадцать лет хорошо доказан на примере взаимосвязи скоростей перемещения мантии и длины дня. Теперь же в эту систему включилось и внутреннее ядро, двигаясь со скоростью полмиллиметра в секунду внутри мантии. Поэтому изменение скоростей движения одной из оболочек, например, внутреннего ядра не пройдет бесследно для других сфер. Для нас же это не станет трагедией — день так же неизбежно будет сменять ночь через положенное количество часов. ■

По материалам зарубежной печати подготовил Никита МАКСИМОВ.